Створення методів проектування процесів формоутворення конструкцій машинобудування при в’язкопластичному деформуванні гомогенних, евтектичнозміцнених та порошкових матеріалів
| dc.contributor.advisor | Тітов, В. А. | |
| dc.contributor.department | кафедра механіки пластичності матеріалів та ресурсозберігаючих процесів | |
| dc.contributor.faculty | Механіко-машинобудівний інститут | uk |
| dc.contributor.researchgrantor | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.date.accessioned | 2020-04-06T18:14:11Z | |
| dc.date.available | 2020-04-06T18:14:11Z | |
| dc.date.issued | 2018 | |
| dc.description.abstracten | In this work, using a unified theoretical approach, the analysis of the processes of visco-plastic forming of typical mechanical engineering structures with homogeneous and structurally heterogeneous materials. The theoretical approach is based on a closed system of equations of the theory of plastic flow of continuum mechanics, taking into account the visco-plastic properties of materials. This approach made it possible to provide system design of structural forming processes. For its implementation, a method for determining the model of visco-plastic deformation of materials during bending tests is developed. On the basis of experimental data the efficiency of deformation of fine-grained metals is proved. The main scientific idea in the implementation of the theoretical approach is to bring structurally heterogeneous (eutectic and powder) materials to the form of quasi-homogeneous distributed fine-grained structures by technological methods. The control of the structure is realized by the method of screw expanding pressing due to large shear deformations in the volume of the workpiece material. The final shaping of mechanical engineering structures is performed using the conditions of visco-plastic deformation. The regularities of the formation of thin-walled elements of constant thickness and wedge-shaped visco-plastic deformation of aluminum alloys AMg5, D16, V93. It was found that at a constant temperature of isothermal pressing and a constant value of the load, the height of the thin-walled element increases in proportion to the holding time. It is essential to reduce the force while reducing the deformation rate. It is shown experimentally that the formation of thin-walled elements in the solid state reduces the energy-power parameters of the forming process. The paper proposes processing modes for deformable aluminum alloys D16 and V95 with a pre-prepared globular structure. For typical representatives of monocycles with radial and coaxial arrangement of blades, the energypower parameters of the process and the stress-strain state in the deformation zone were determined, which made it possible to optimize the forming conditions. The study used an integrated approach to the comparison of analytical and numerical calculations, as well as experimental data. It is shown that when designing processes it is necessary to take into account the use of plasticity resource in hazardous areas of deformation. At the same time, reducing the coefficient of use of the plasticity resource is advisable to achieve the control of the deformation rate and the shape of the original billet. It is found that with a decrease in the rate of deformation can significantly reduce the technological effort of the process, and the filling of thin-walled elements is more stable. To implement the processes of manufacturing GTE parts together with JSC "Motor Sich" designed and manufactured installation for isothermal stamping and die tooling. Research of complex two-stage technological process of pressing of blanks of compressor blades of GTE is executed. Using the previous operations broadening pressing screw provided fine structure electionsmeter titanium alloy Ti-ТіВ2 with uniformly distributed eutectic phase. Shaping billets the blades are made in the second stage, has allowed the improvement of the mechanical properties 16...20%. The structural technological process of manufacturing a fragment of a hollow blade from sheet titanium alloys VT6 and OT4-1 is developed. The basic operations of the process – diffusion welding of the workpiece under pressure, as well as the formation of the blade fragment under conditions of plasticity are worked out. Determine the modes of processing and developed technical recommendations for the implementation process. Developed the design documentation and manufactured together with machine-building design bureau progress state enterprise named after academician A.G. Ivchenko equipment for the implementation of the process. Using the theoretical approach, a physical-mechanical model of interaction between the surfaces of the part and the tool with the intermediate layer of the metal component of the lubricant is proposed and experimentally substantiated. The occurrence of large shear strains in the intermediate layer of the metal component provides a reduction in the coefficient of friction and protection from the adhesive interaction of the surfaces of the tool and the part. Taking into account the visco-plastic model of deformation of the metal component, it was possible to determine the coefficient of friction at the burnishing, as well as the limit value of the coefficient of friction, which ensures the stability of the tool in the processing of titanium alloys. The results were tested at the enterprises of JSC "Motor Sich" and machine-building design bureau Progress state enterprise named after academician A.G. Ivchenko. | uk |
| dc.description.abstractru | В работе с использованием единого теоретического подхода выполнен анализ процессов вязкопластического формообразования типовых конструкций машиностроения из гомогенных и структурно-неоднородных материалов. В основу теоретического подхода положена замкнутая система уравнений теории пластического течения механики сплошной среды с учетом вязкопластичных свойств. Этот подход позволил обеспечить системное проектирование процессов формообразования конструкций. Для его реализации разработан метод определения модели вязкопластичного деформирования материалов при испытаниях на изгиб. На основе экспериментальных данных доказана эффективность деформирования мелкозернистых металлов. Основной научной идеей при реализации теоретического подхода является приведение структурно-неоднородных (евтектическиупрочненных и порошковых) материалов к виду квазигомогенных распределенных мелкозернистых структур технологическими методами. Управление структурой реализовано методом винтового уширяющего прессования за счет больших деформаций сдвига в объеме заготовки материала. Заключительное формообразование конструкций машиностроения выполняется с использованием условий вязкопластичного деформирования. Определены закономерности формообразования тонкостенных элементов постоянной толщины и клиновидной формы при вязкопластичной деформации алюминиевых сплавов АМг5, Д16, В93. Установлено, что при постоянной температуре изотермического прессования и постоянной величине нагрузки, высота тонкостенного элемента увеличивается пропорционально времени выдержки. Существенным является уменьшение усилия при уменьшении скорости деформирования. Экспериментально показано, что формообразование тонкостенных элементов в твердожидком состоянии уменьшает энергосиловые параметры процесса формообразования. В работе предложены режимы обработки для деформируемых алюминиевых сплавов Д16 и В95 с предварительно подготовленной глобулярной структурой. Для типичных представителей моноколѐс с радиальным и соосным расположением лопаток определенные энергосиловые параметры процесса и напряженно-деформированное состояние в очаге деформации, что позволило оптимизировать условия формообразования. При исследовании использован комплексный подход сопоставления аналитических и численных расчетов, а также экспериментальных данных. Показано, что при проектировании процессов необходимо учитывать использование ресурса пластичности в опасных зонах очага деформации. При этом уменьшение коэффициента использования ресурса пластичности целесообразно достигать управлением скорости деформаций и формой исходной заготовки. Установлено, что с уменьшением скорости деформирования можно значительно снизить технологическое усилия процесса, а заполнение тонкостенных элементов происходит более устойчиво. Для реализации процессов изготовления деталей ГТД совместно с АО «Мотор Сич» спроектирована и изготовлена установка для изотермической штамповки и штамповой оснастки. Выполнены исследования комплексного двухстадийного технологического процесса прессования заготовок лопаток компрессора ГТД. Использование на предыдущих операциях винтового уширяющего прессования обеспечило мелкодисперсную структуру евтектическиупрочненного титанового сплава Тi-ТiВ2 с равномерно распределенной фазой эвтектики. Формообразование заготовки лопатки, которое выполнено на второй стадии, обеспечило повышение механических свойств на 16 ... 20%. Разработан структурный технологический процесс изготовления фрагмента полой лопатки из листовых титановых сплавов ВТ6 и ОТ4-1. Отработаны основные операции процесса - диффузная сварка заготовки под давлением, а также формообразование фрагмента лопатки в условиях сверхпластичности. Определены режимы обработки и разработаны технические рекомендации по реализации процесса. Разработана конструкторская документация и изготовлен совместно с ГП ЗМКБ «Прогресс» им. О.Г. Ивченко оснастка для реализации процесса. С применением теоретического подхода предложена и экспериментально обоснована физико-механическая модель взаимодействия поверхностей детали и инструмента с промежуточным слоем металлической компоненты смазки. Возникновение крупных деформаций сдвига в промежуточном слое металлического компонента обеспечивает уменьшение коэффициента трения и защиту от адгезионного взаимодействия поверхностей инструмента и детали. Учет вязкопластичной модели деформирования металлического компонента позволило определить при выглаживании коэффициент трения, а также предельную величину коэффициента трения, что обеспечивает устойчивость инструмента при обработке титановых сплавов. Результаты работы прошли апробацию на предприятиях АО «Мотор Сич» и ГП ЗМКБ «Прогресс» им. О.Г. Ивченко. | uk |
| dc.description.abstractuk | В роботі з використанням єдиного теоретичного підходу виконано аналіз процесів в’язкопластичного формоутворення типових конструкцій машинобудування з гомогенних та структурно-неоднорідних матеріалів. В основу теоретичного підходу покладено замкнуту систему рівнянь теорії пластичної течії механіки суцільного середовища з урахуванням в’язкопластичних властивостей матеріалів. Цей підхід дозволив забезпечити системне проектування процесів формоутворення конструкцій. Для його реалізації розроблений метод визначення моделі в’язкопластичного деформування матеріалів при випробуваннях на згин. На основі експериментальних даних доведена ефективність деформування дрібнозернистих металів. Основною науковою ідеєю при реалізації теоретичного підходу є приведення структурно-неоднорідних (евтектичнозміцнених та порошкових) матеріалів до виду квазігомогенних розподілених дрібнозернистих структур технологічними методами. Керування структурою реалізовано методом гвинтового уширяючого пресування за рахунок великих деформацій зсуву в об’ємі заготовки матеріалу. Заключне формоутворення конструкцій машинобудування виконується з використанням умов вязкопластичного деформування. Визначені закономірності формоутворення тонкостінних елементів постійної товщини та клиноподібної форми при в’язкопластичному деформуванні алюмінієвих сплавів АМг5, Д16, В93. Встановлено, що при постійній температурі ізотермічного пресування та постійній величині навантаження, висота тонкостінного елементу збільшується пропорційно часу витримки. Суттєвим є зменшення зусилля при зменшенні швидкості деформування. Експериментально показано, що формоутворення тонкостінних елементів в твердорідинному стані зменшує енергосилові параметри процесу формоутворення. В роботі запропоновані режими обробки для деформуємих алюмінієвих сплавів Д16 та В95 з попередньо підготовленою глобулярною структурою. Для типових представників моноколіс з радіальним і співвісним розташуванням лопаток визначені енергосилові параметри процесу і напружено-деформований стан в осередку деформації, що дозволило оптимізувати умови формоутворення. При дослідженні використано комплексний підхід співставлення аналітичних і чисельних розрахунків, а також експериментальних даних. Показано, що при проектуванні процесів необхідно враховувати використання ресурсу пластичності в небезпечних зонах осередку деформації. При цьому зменшення коефіцієнту використання ресурсу пластичності доцільно досягати керуванням швидкості деформацій та формою вихідної заготовки. Встановлено, що зі зменшенням швидкості деформування можна значно знизити технологічне зусилля процесу, а заповнення тонкостінних елементів відбувається більш стійко. Для реалізації процесів виготовлення деталей ГТД спільно з АТ «Мотор Січ» спроектована та виготовлена установка для ізотермічного штампування та штампове оснащення. Виконано дослідження комплексного двухстадійого технологічного процесу пресування заготовок лопаток компресора ГТД. Використання на попередніх операціях гвинтового уширяючого пресування забезпечило дрібнодисперсну структуру евтектичнозміцненого титанового сплаву Ті-ТіВ2 з рівномірно розподіленою фазою евтектики. Фомоутворення заготовки лопатки, що виконано на другій стадії, забезпечило підвищення механічних властивостей на 16…20%. Розроблено структурний технологічний процес виготовлення фрагменту порожнистої лопатки з листових титанових сплавів ВТ6 та ОТ4-1. Відпрацьовані основні операції процесу – дифузійне зварювання заготовки під тиском, а також формоутворення фрагменту лопатки в умовах над пластичності. Визначені режими обробки та розроблені технічні рекомендації по реалізації процесу. Розроблена конструкторська документація та виготовлено спільно з ДП ЗМКБ «Прогрес» ім. О.Г. Івченко оснащення для реалізації процесу. З застосуванням теоретичного підходу запропонована та експериментально обґрунтована фізико-механічна модель взаємодії поверхонь деталі та інструменту з проміжним шаром металевої компоненти змащення. Виникнення великих деформацій зсуву в проміжному шарі металевого компоненту забезпечує зменшення коефіцієнту тертя та захист від адгезійної взаємодії поверхонь інструменту та деталі. Врахування вязкопластичної моделі деформування металевого компонента дозволило визначити при вигладжуванні коефіцієнт тертя, а також граничну величину коефіцієнта тертя, що забезпечує стійкість інструменту при обробці титанових сплавів. Результати роботи пройшли апробацію на підприємствах АТ «Мотор Січ» та ДП ЗМКБ «Прогрес» ім. О.Г. Івченко | uk |
| dc.format.page | 9 с. | uk |
| dc.identifier.govdoc | 0116U003687 | |
| dc.identifier.other | 2906 | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/32710 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject | процеси формоутворення конструкцій | uk |
| dc.subject | в’язкопластичне деформування | uk |
| dc.subject | гомогенні матеріали | uk |
| dc.subject | евтектичнозміцнені матеріали | uk |
| dc.subject | порошкові матеріали | uk |
| dc.subject | моноколесо | uk |
| dc.subject | порожниста лопатка | uk |
| dc.subject | ресурсозбереження | uk |
| dc.subject | енергоефективні технології | uk |
| dc.subject | механічні властивості | uk |
| dc.subject | пластичне деформування | uk |
| dc.subject | метод скінчених елементів | uk |
| dc.subject | теорія пластичності | uk |
| dc.subject | обробка металів тиском | uk |
| dc.subject | напружено- деформований стан | uk |
| dc.subject | машинобудування | uk |
| dc.title | Створення методів проектування процесів формоутворення конструкцій машинобудування при в’язкопластичному деформуванні гомогенних, евтектичнозміцнених та порошкових матеріалів | uk |
| dc.title.alternative | Creation of methods for designing the processes of shaping engineering structures under viscoplastic deformation of homogeneous, eutectic strengthened and powder materials | uk |
| dc.title.alternative | Creation of methods for designing the processes of shaping engineering structures under viscoplastic deformation of homogeneous, eutectic strengthened and powder materials | uk |
| dc.type | Technical Report | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- 2018_2906.pdf
- Розмір:
- 164.09 KB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 9.06 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: